Un bulletin technique signale les risques de gel-dégel de l’hydrazine

Un bulletin technique signale les risques liés aux cycles de gel-dégel dans des systèmes monopropulseurs à hydrazine. Ces risques sont décrits comme importants pour la structure, les opérations et la sécurité.

Une valeur de 1,6 °C est indiquée pour l’hydrazine, et des températures allant de 0,1 à 1,6 °C sont mentionnées.

Des programmes de la NASA ont rencontré des problèmes liés au gel de l’hydrazine. Les lignes d’hydrazine des APU de la navette spatiale étaient vulnérables à une contraction due au gel, puis à une surexpansion due au dégel.

Les règles de vol de la navette prévoyaient une limite de 2 cycles.

Les systèmes de propulsion de Voyager ont fait face à des scénarios menaçant la mission. Une modélisation thermique détaillée était nécessaire pour prévenir le gel, les obstructions et les défaillances de propulseurs.

Les propriétés thermodynamiques de l’hydrazine confirment des changements importants de densité et de pression lors des transitions de phase. La contraction pendant le gel peut laisser entrer davantage d’ergol dans des lignes confinées.

Une hydrazine partiellement dégelée peut rester pâteuse, limiter le débit et provoquer des démarrages brutaux ou des ratés de propulseur. Des dommages dus au gel peuvent aussi laisser l’hydrazine sortir de son confinement.

Les composants élastomères et les sièges de vannes de précision peuvent subir fissuration, déformation ou perte d’étanchéité. Les systèmes exposés à des cycles de gel-dégel deviennent à durée de vie limitée, chaque cycle étant limitant pour cette durée de vie.

Les réservoirs, lignes et vannes restent dans des zones à environnement contrôlé jusqu’à intégration au véhicule. Pour éviter le gel, les systèmes peuvent être maintenus au-dessus du gel par réchauffeurs, isolation, couvertures ou purge de gaz chaud. Le réchauffement doit être progressif et uniforme pour éviter une surpression au dégel, et la vérification d’intégrité comprend des essais de décroissance de pression, des contrôles non destructifs et des évaluations de l’état des vannes.

Ces éléments importent parce qu’ils concernent la sécurité, la durée de vie du matériel et la réussite des missions, des enjeux suivis dans le secteur lunaire.

Des programmes de la NASA ont déjà rencontré des problèmes de gel d’hydrazine, et les recommandations visent à réduire les risques pour le personnel, le matériel de vol et le succès des missions.